微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，通過電控系統(tǒng)分別控制的電控共軌引燃柴油供給裝置及電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，所述電控系統(tǒng)根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工況通過控制電控共軌引燃柴油供給裝置的柴油壓力調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)供給天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)一定壓力的引燃柴油，電控系統(tǒng)根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工況通過控制電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置的天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊來調(diào)節(jié)供給天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)一定壓力的主噴天然氣。通過電控系統(tǒng)控制引燃柴油噴射壓力和主噴天然氣的噴射壓力，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速低排放高效燃燒的目的。
【專利說明】微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及缸內(nèi)高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地涉及微量柴油弓I燃缸內(nèi)高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，天然氣作為一種代用燃料由于在價(jià)格和儲量方面的優(yōu)勢越來越受到重視。以天然氣為主燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)排放值都有所降低，更易滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，但普通預(yù)混燃燒天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于壓縮比受爆震限制導(dǎo)致熱效率偏低、動(dòng)力性低于同排量柴油機(jī)。微量柴油引燃高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以在保持與柴油機(jī)同等動(dòng)力性的前提下達(dá)到良好的排放性能，具有良好的應(yīng)用前景。
[0003]微量柴油引燃天然氣缸內(nèi)高壓直噴與火花點(diǎn)火天然氣缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程有所不同，其技術(shù)方案是:在壓縮沖程后期，預(yù)先噴入少量柴油作為引燃源，主噴天然氣以高壓形式噴入氣缸，天然氣在柴油形成的火核中擴(kuò)散燃燒，燃燒速度較快，燃燒溫度較低。
[0004]這種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)在于對引燃柴油和主燃料天然氣噴射過程的控制。目前該型發(fā)動(dòng)機(jī)噴射壓力的控制方式為單電控，ECU僅對柴油軌壓進(jìn)行控制，天然氣軌壓通過機(jī)械裝置調(diào)節(jié)，與柴油軌壓保持定壓差，無法根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)軌壓的靈活調(diào)節(jié)，限制發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能的進(jìn)一步提升。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開了微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，供給系統(tǒng)包括電控共軌引燃柴油供給裝置和電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，通過電控系統(tǒng)控制引燃柴油噴射壓力和主噴天然氣的噴射壓力，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速低排放高效燃燒的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0007]微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，包括:電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)與電控共軌弓I燃柴油供給裝置及電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置相連；
[0008]所述電控共軌引燃柴油供給裝置，包括柴油罐，柴油罐與柴油濾清器相連，柴油濾清器與柴油泵的輸入端相連，柴油泵的輸出端一路與柴油罐相連，另一路與柴油壓力調(diào)節(jié)模塊相連，柴油壓力調(diào)節(jié)模塊與柴油軌相連，柴油軌及柴油泵均與電控噴射泵相連。
[0009]所述電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，包括天然氣罐，天然氣罐通過天然氣加壓模塊與天然氣緩沖罐相連，天然氣緩沖罐與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊相連，天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊與天然氣軌相連，天然氣軌與電控噴射泵相連。
[0010]所述電控系統(tǒng)還與柴油泵、柴油壓力調(diào)節(jié)模塊、天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊、柴油軌壓傳感器、天然氣軌壓傳感器、電控噴射器、轉(zhuǎn)速傳感器及進(jìn)氣壓力傳感器相連。
[0011]所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)與電控噴射器相連，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道上設(shè)置有中冷器，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道與出空氣端的管道之間設(shè)置有增壓器；所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道上還依次連接有空氣濾清器及進(jìn)氣壓力傳感器。
[0012]所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一側(cè)還安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述天然氣軌的一端安裝有天然氣軌壓傳感器，所述柴油軌的一端安裝有柴油軌壓傳感器。
[0013]所述天然氣緩沖罐與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊之間還安裝有天然氣流量計(jì)，所述柴油濾清器與柴油泵之間還安裝有柴油油耗儀。
[0014]微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)的控制方法，包括:
[0015]步驟一:電控系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)柴油軌壓、柴油噴射定時(shí)及預(yù)設(shè)天然氣軌壓、及天然氣噴射定時(shí)對發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行控制；
[0016]步驟二:根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)值對柴油軌壓、柴油噴射定時(shí)及預(yù)設(shè)天然氣軌壓、及天然氣噴射定時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，電控系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)化參數(shù)對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0017]步驟三:根據(jù)柴油油耗儀、燃?xì)饬髁坑?jì)及各傳感器的測量結(jié)果對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性進(jìn)行綜合性能評價(jià)，如性能滿足使用需求，進(jìn)行下一工況點(diǎn)的參數(shù)優(yōu)化，如不滿足要求，則對本工況點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化；
[0018]步驟四:對發(fā)動(dòng)機(jī)所有典型工況點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)標(biāo)定。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果:
[0020]本實(shí)用新型的供給系統(tǒng)包括電控共軌引燃柴油供給裝置和電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，通過電控系統(tǒng)控制引燃柴油噴射壓力和主噴天然氣的噴射壓力，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速低排放高效燃燒的，在不采用或采用簡單后處理的情況下達(dá)到國IV排放標(biāo)準(zhǔn)目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的微量柴油引燃缸內(nèi)高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)工作示意圖；
[0022]圖2本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式用于操作該燃料供給系統(tǒng)的控制策略的邏輯流程圖；
[0023]圖中，101柴油罐，102柴油軌壓傳感器，103柴油軌，104電控系統(tǒng)，105天然氣軌，106轉(zhuǎn)速傳感器，107天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，108電控噴射器，109增壓器，110中冷器，111進(jìn)氣壓力傳感器，112空氣濾清器，113天然氣罐，114天然氣加壓模塊，115天然氣緩沖罐，116天然氣流量計(jì)，117天然氣軌壓傳感器，118天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊，119柴油壓力調(diào)節(jié)模塊，121柴油泵，122柴油油耗儀，123柴油濾清器。

【具體實(shí)施方式】
:
[0024]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0025]如圖1所示，微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，包括:通過電控系統(tǒng)104分別控制的電控共軌引燃柴油供給裝置及電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，所述電控系統(tǒng)104根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107的工況通過控制電控共軌引燃柴油供給裝置的柴油壓力調(diào)節(jié)模塊119調(diào)節(jié)供給天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107 —定壓力的引燃柴油，電控系統(tǒng)104根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107的工況通過控制電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置的天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118來調(diào)節(jié)供給天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107 —定壓力的主噴天然氣。
[0026]電控共軌引燃柴油供給裝置，包括柴油罐101，柴油罐101與柴油濾清器123相連，柴油濾清器123與柴油泵121的輸入端相連，柴油泵121的輸出端一路與柴油罐101相連，另一路與柴油壓力調(diào)節(jié)模塊119相連，柴油壓力調(diào)節(jié)模塊119與柴油軌103相連，柴油軌103及柴油泵121均與電控噴射泵108相連。
[0027]電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，包括天然氣罐113，天然氣罐113通過天然氣加壓模塊114與天然氣緩沖罐115相連，天然氣緩沖罐115與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118相連，天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118與天然氣軌105相連，天然氣軌105與電控噴射泵108相連。
[0028]電控系統(tǒng)104還與柴油泵121、柴油壓力調(diào)節(jié)模塊119、天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118、柴油軌壓傳感器102、天然氣軌壓傳感器117、電控噴射器108、轉(zhuǎn)速傳感器106及進(jìn)氣壓力傳感器111相連。
[0029]天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107與電控噴射器108相連，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107的進(jìn)空氣端的管道上設(shè)置有中冷器110，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107的進(jìn)空氣端的管道與出空氣端的管道之間設(shè)置有增壓器109 ;所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107的進(jìn)空氣端的管道上還依次連接有空氣濾清器112及進(jìn)氣壓力傳感器111。
[0030]天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)107的一側(cè)還安裝有轉(zhuǎn)速傳感器106，所述天然氣軌105的一端安裝有天然氣軌壓傳感器117，所述柴油軌103的一端安裝有柴油軌壓傳感器102。
[0031]天然氣緩沖罐115與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118之間還安裝有天然氣流量計(jì)116，所述柴油濾清器123與柴油泵121之間還安裝有柴油油耗儀122。
[0032]工作原理:天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)包括電控引燃柴油供給裝置和電控主燃料天然氣供給裝置。電控引燃柴油供給裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，柴油經(jīng)柴油罐101，在柴油濾清器123中過濾后，經(jīng)柴油泵121加壓后進(jìn)入柴油壓力調(diào)壓模塊119，電控系統(tǒng)ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器106反饋的轉(zhuǎn)速信號等參數(shù)結(jié)合柴油軌壓傳感器102反饋的軌壓信號通過柴油壓力調(diào)節(jié)模塊119調(diào)節(jié)柴油軌103的供給壓力。電控主燃料天然氣供給裝置，液化天然氣從天然氣罐113中流出后，經(jīng)天然氣加壓模塊114汽化加壓，在緩沖罐115中穩(wěn)壓后，安裝在天然氣管路中的天然氣流量計(jì)116測量天然氣流量，然后進(jìn)入天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118，電控系統(tǒng)ECU104根據(jù)空氣流量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)結(jié)合天然氣軌壓傳感器117反饋軌壓對天然氣設(shè)計(jì)軌壓進(jìn)行計(jì)算修正，并通過天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118調(diào)節(jié)天然氣軌105供給壓力。
[0033]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，電控系統(tǒng)ECU104同時(shí)控制柴油壓力調(diào)節(jié)模塊119及天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊118，以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況同時(shí)控制柴油和天然氣共軌壓力，實(shí)現(xiàn)兩種燃料軌壓的靈活控制。
[0034]在本實(shí)用新型的又一實(shí)施方式，所述柴油軌壓調(diào)節(jié)模塊119所供給的柴油軌壓由電控系統(tǒng)ECU104根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩參數(shù)和預(yù)先標(biāo)定的MAP圖確定，并經(jīng)過柴油軌壓傳感器102反饋的實(shí)測軌壓進(jìn)行修正。
[0035]在本實(shí)用新型的又一實(shí)施方式，所述天然氣軌壓調(diào)節(jié)模塊118所供給的天然氣軌壓由電控系統(tǒng)ECU104根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩參數(shù)和預(yù)先標(biāo)定的MAP圖確定，并經(jīng)過天然氣軌壓傳感器117反饋的實(shí)測軌壓進(jìn)行修正。
[0036]在本實(shí)用新型的再一實(shí)施方式，天然氣軌壓調(diào)節(jié)與柴油軌壓調(diào)節(jié)有一定相關(guān)性，但天然氣軌壓調(diào)節(jié)與柴油軌壓調(diào)節(jié)過程相互獨(dú)立，壓差可隨工況點(diǎn)的變化而變化，由電控系統(tǒng)ECU104分別控制柴油和天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0037]如圖2所示，微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)的控制方法，包括:
[0038]首先在步驟S201，電控系統(tǒng)104根據(jù)預(yù)設(shè)柴油軌壓、柴油噴射定時(shí)及預(yù)設(shè)天然氣軌壓、及天然氣噴射定時(shí)對發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0039]步驟S202，根據(jù)所測量的油耗率、各項(xiàng)排放值(CO排放、HC排放及NOx排放)等參數(shù)對發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性進(jìn)行綜合分析對經(jīng)過傳感器測量的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)值的測試結(jié)果進(jìn)行分析。
[0040]步驟S203，根據(jù)測試分析結(jié)果對柴油軌壓、柴油噴射定時(shí)及預(yù)設(shè)天然氣軌壓、及天然氣噴射定時(shí)進(jìn)行優(yōu)化(優(yōu)化的過程為通過對天然氣、柴油軌壓及噴射定時(shí)的調(diào)節(jié)，達(dá)到理想的發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能，即動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性的綜合指標(biāo)達(dá)到最優(yōu))，電控系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)化參數(shù)對發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0041]步驟S204，根據(jù)油耗儀、燃?xì)饬髁坑?jì)等儀器和各傳感器的測量結(jié)果對發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性進(jìn)行綜合性能評價(jià)，如性能滿足使用需求，進(jìn)行下一工況點(diǎn)的參數(shù)優(yōu)化，如不滿足要求，則對本工況點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。
[0042]接著，在步驟S205根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求，重復(fù)步驟S201-S204對發(fā)動(dòng)機(jī)外特性及萬有特性所有典型工況點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)標(biāo)定，使其經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。
[0043]需要說明的是，在上文中以微量柴油引燃高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的例子對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述。然而，本實(shí)用新型并不限于此，而是可以適用于現(xiàn)有的或者將來出現(xiàn)的其他混合燃料電噴共軌發(fā)動(dòng)機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，包括:電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)與電控共軌引燃柴油供給裝置及電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置相連； 所述電控共軌引燃柴油供給裝置，包括柴油罐，柴油罐與柴油濾清器相連，柴油濾清器與柴油泵的輸入端相連，柴油泵的輸出端一路與柴油罐相連，另一路與柴油壓力調(diào)節(jié)模塊相連，柴油壓力調(diào)節(jié)模塊與柴油軌相連，柴油軌及柴油泵均與電控噴射泵相連； 所述電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，包括天然氣罐，天然氣罐通過天然氣加壓模塊與天然氣緩沖罐相連，天然氣緩沖罐與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊相連，天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊與天然氣軌相連，天然氣軌與電控噴射泵相連。
2.如權(quán)利要求1所述的微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，其特征是，所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)與電控噴射器相連，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道上設(shè)置有中冷器，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道與出空氣端的管道之間設(shè)置有增壓器；所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道上還依次連接有空氣濾清器及進(jìn)氣壓力傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，其特征是，所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一側(cè)還安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述天然氣軌的一端安裝有天然氣軌壓傳感器，所述柴油軌的一端安裝有柴油軌壓傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，其特征是，所述天然氣緩沖罐與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊之間還安裝有天然氣流量計(jì)，所述柴油濾清器與柴油泵之間還安裝有柴油油耗儀。
5.如權(quán)利要求4所述的微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，其特征是，所述電控系統(tǒng)還與柴油泵、柴油壓力調(diào)節(jié)模塊、天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊、柴油軌壓傳感器、天然氣軌壓傳感器、電控噴射器、轉(zhuǎn)速傳感器及進(jìn)氣壓力傳感器相連。
【文檔編號】F02D41/00GK203978671SQ201420407377
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】李孟涵, 張強(qiáng), 李國祥, 李娜, 邵思東, 李培新 申請人:山東大學(xué)